已知f(n)=1+[123+133+143+…+1n3,g(n)=3/2]-[12n2,n∈N*.

1个回答

  • 解题思路:(1)根据已知

    f(n)=1+

    1

    2

    3

    +

    1

    3

    3

    +

    1

    4

    3

    …+

    1

    n

    3

    g(n)=

    3

    2

    1

    2

    n

    2

    ,n∈N*.我们易得当n=1,2,3时,两个函数函数值的大小,比较后,根据结论我们可以归纳推理得到猜想f(n)≤g(n);

    (2)但归纳推理的结论不一定正确,我们可用数学归纳法进行证明,先证明不等式f(n)≤g(n)当n=1时成立,再假设不等式f(n)≤g(n)当n=k(k≥1)时成立,进而证明当n=k+1时,不等式f(n)≤g(n)也成立,最后得到不等式f(n)≤g(n)对于所有的正整数n成立;

    (1)当n=1时,f(1)=1,g(1)=1,所以f(1)=g(1);

    当n=2时,f(2)=

    9/8],g(2)=

    11

    8,

    所以f(2)<g(2);

    当n=3时,f(3)=

    251

    216,g(3)=

    312

    216,

    所以f(3)<g(3).

    (2)由(1),猜想f(n)≤g(n),下面用数学归纳法给出证明:

    ①当n=1,2,3时,不等式显然成立.

    ②假设当n=k(k≥3)时不等式成立,

    即1+

    1

    23+

    1

    33+

    1

    43+

    1

    k3<

    3

    2−

    1

    2k2,

    那么,当n=k+1时,f(k+1)=f(k)+

    1

    (k+1)3<

    3

    2−

    1

    2k2+

    1

    (k+1)3,

    因为

    1

    2(k+1)2−(

    1

    2k2−

    1

    (k+1)3)=

    k+3

    2(k+1)3−

    1

    2k2=

    −3k−1

    2(k+1)3k2<0,

    所以f(k+1)<

    3

    2−

    1

    2(k+1)2=g(k+1).

    由①、②可知,对一切n∈N*,都有f(n)≤g(n)成立.

    点评:

    本题考点: 用数学归纳法证明不等式;不等式比较大小.

    考点点评: 数学归纳法常常用来证明一个与自然数集N相关的性质,其步骤为:设P(n)是关于自然数n的命题,若1)(奠基) P(n)在n=1时成立;2)(归纳) 在P(k)(k为任意自然数)成立的假设下可以推出P(k+1)成立,则P(n)对一切自然数n都成立.